DE1012378B - Halbleiteranordnung mit p-n-UEbergang - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die bekannten Anordnungen mit p-n-Übergang oder mehreren p-n-Übergängen, z. B. Flächenrichtleiter, Flächentransistoren, z. B. mit p-n-p- oder n-p-n-Übergängen, oder auch Spitzentransistoren mit mindestens zwei auf die Oberfläche des Halbleiterkristalls aufgesetzten Emitter- und Kollektorelektroden haben den Nachteil, daß die Oberflächenisolation dieser Einrichtungen an den p-n-Übergängen mit der Zeit absinkt. Dies scheint daher zu rühren, daß sich allmählich die Oberfläche mit einer Feuchtigkeitsschicht überzieht. Diese Wirkung tritt auch dann ein, wenn der Halbleiterkörper in ein Schutzgehäuse eingebaut ist oder mit einer Isolationsschicht überzogen ist. Die Feuchtigkeit dringt auch durch kleinste Risse einer sonst gut elektrisch isolierenden und an sich feuchtigkeitsundurchlässigen Schutzschicht hindurch. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das Ausbreiten einer Feuchtigkeitsschicht an den p-n-Übergängen besonders dadurch begünstigt wird, daß an diesen Stellen bei elektrischer Belastung der Anordnung hohe elektrische Felder auftreten, welche die Feuchtigkeit anziehen.

Die Erfindung bezieht sich auf solche Halbleiteranordnungen mit p-n-Übergang, vorzugsweise Richtleiter oder Transistor.

Erfindungsgemäß wird der obige Nachteil bei solcher Halbleiteranordnung dadurch vermieden, daß seine Oberfläche mindestens an der Stelle bzw. an den Stellen, an der bzw. an denen sich ein p-n-Übergang befindet, vollständig mit einem Stoff einer hohen Dielektrizitätskonstante und/oder eines hohen Dipolmoments abgedeckt ist und außerdem von einem isolierenden und feuchtigkeitsundurchlässigen Schutzstoff umgeben und/oder in ein vakuumdicht geschlossenes Gefäß eingebaut ist. Durch solche Abdeckstoffe wird die Ausbreitung eines elektrischen Feldes vermindert. Statt dessen oder außerdem kann auch eine hochpermeable Substanz, z. B. Bariumtitanat od. dgl., an einer derartigen Stelle der Oberfläche einer Halbleiteranordnung angeordnet werden. Durch diese wird der elektrische Kraftfluß zwischen den beiden Seiten des p-n-Überganges gebündelt und die Feldstärke erniedrigt. Gemäß einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgedankens wird eine solche Schicht während elektrischer Belastung der Halbleiteranordnung auf deren Oberfläche aufgetragen, damit sich die Teilchen der Schutzschicht in der Weise ausrichten können, daß die für das Auftreten der Feuchtigkeit schädliche Feldstärke möglichst stark reduziert wird. Unter Umständen kann die Halbleiteranordnung sogar während des Auftragens der Schicht überbelastet werden. Die Schicht besteht beispielsweise aus Wachs oder Lack oder einer polymerisierenden Substanz, in die permanente Dipole oder im elektrischen Feld sich Halbleiteranordnung mit p-n-Übergang

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dr. Walter Heywang, Karlsruhe,
ist als Erfinder genannt worden

bildende Dipole eingelagert sind, welche durch das angelegte elektrische Feld polarisiert werden. Gegebenenfalls erfolgt das Aufbringen der Schicht und/ oder das Anlegen des Feldes unter erhöhter Temperatur. Zweckmäßigerweise wird die hochpermeable bzw. Dipolschicht durch eine weitere Schutzschicht bedeckt, welche gegebenenfalls in an sich bekannter Weise die gesamte Halbleiteroberfläche einhüllt. Das Ganze kann zur Sicherheit zusätzlich noch in ein hochevakuiertes, gegebenenfalls gegettertes und vakuumdicht geschlossenes Gehäuse gesetzt werden.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt, η und ρ bedeuten die beiden entgegengesetzt leitenden Zonen eines Germaniumrichtleiterkristalls. Wenn der Richtleiter in Sperrichtung belastet ist, herrscht unmittelbar an der Oberfläche an der Stelle des Überganges von der n- zur p-Zone eine sehr große Feldstärkendichte, welche dazu geeignet ist, Wassermoleküle anzuziehen und eine Wasserschicht an dieser Stelle zu erzeugen. Fig. 1 zeigt eine solche bekannte Anordnung mit gestreuten Kraftlinien 3. Erfindungsgemäß (Fig. 2) wird an dieser Stelle des Kristalls eine Schicht von in einer mindestens bei erhöhter Temperatur plastischen Masse 1 suspendiertem Bariumtitanatpulver 2 angeordnet, das sich in der in der Zeichnung angedeuteten Weise auf der Oberfläche anlagert und dessen permanente Polarisation sich parallel zu den Kraftlinen 3 ausrichtet. Die Bariumtitanatteilchen sind im Überschuß vorhanden, damit sie mindestens an der n-p-Oberfläche einen gut ■zusammenhängenden Film ergeben.

Hierdurch wird das elektrische Feld in die so entstandene Bariumtitanatschicht hineingezogen. Außerdem ist durch die hohe Dielektrizitätskonstante die Feldstärke als Ganzes erheblich verringert. Über der Bariumtitanat enthaltenden Schicht 1 ist außerdem

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eine übliche elektrisch isolierende, feuchtigkeitsundurchlässige Schutzschicht 4, beispielsweise eine Lackschicht oder eine aufgedampfte Ouarzschicht, angeordnet. Während des Auftragens der Bariumtitanatschicht ist der Richtleiter in Sperrichtung stark ber lastet und das Ganze auf eine erhöhte Temperatur gebracht.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Halbleiteranordnung mit p-n-Übergang, vorzugsweise Richtleiter oder Transistor, dadurch gekennzeichnet, daß seine Oberfläche mindestens an der Stelle bzw. an den Stellen, an der bzw. an denen sich ein p-n-Übergang befindet, vollständig mit einem Stoff einer hohen Dielektrizitätskonstanten und/oder einem hohen Dipolmoment abgedeckt ist und außerdem von einem isolierenden und feuchtigkeitsundurchlässigen Schutzstoff umgeben und/oder in ein vakuumdicht geschlossenes Gefäß eingebaut ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein Titanat, beispielsweise Bariumtitanat ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff in Wachs, Lack oder eine polymerisierende Substanz eingebettet ist.

4. Verfahren zum Aufbringen der hochpermeablen Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtleiter während des Auftragens der Deckschicht in Sperrrichtung belastet, gegebenenfalls mindestens zeitweilig überlastet wird.

5. Verfahren zum Aufbringen der Deckschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder nach An · Spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen bei erhöhter Temperatur stattfindet.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem evakuierten, gegebenenfalls gegetterten und vakuumdicht geschlossenen Gefäß angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 669 692, 2 592 683.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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